Экспериментальное исследование форм нахождения au после сорбции из раствора на гидроксидах fe(IIi) и гуминовых кислотах

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

Экспериментальное исследование форм нахождения au после сорбции из раствора на гидроксидах fe(IIi) и гуминовых кислотахРабота выполнена в рамках гос. задания № VIII.72.2.3 (0330-2016-0011) в «ЦКП Многоэлементных и изотопных исследований СО РАН» и при поддержке РФФИ 15-05-05362, 15-05-06950, 16-35-60108

Б.Ю. Сарыг-оол

Аннотация

Экспериментально изучено распределение золота по фракциям ступенчатого выщелачивания в модельных однокомпонентных золотосодержащих веществах (гидроксидах Fe и гуматах), характерных для природно-техногенных систем хвостохранилищ.

Ключевые слова:золото, формы нахождения, ступенчатое выщелачивание.

Введение

Исследования, посвященные изучению форм нахождения золота и их трансформации в различных средах, охватывают различные области знаний и не теряют актуальности[1-5 и др.]. Изучение трансформации форм нахождения данного элемента в поверхностных условиях имеет фундаментальное и практическое значение.

Однако, подобные исследования требуют серьезного аналитического и инструментального обеспечения[6]. Химические методы количественного определения содержания различных форм золота, такие как последовательное экстрагирование или ступенчатое выщелачивание, являются достаточно простыми в исполнении и представляются авторам перспективными в данной области исследований, при условии оптимизации условий выщелачивания и достоверной интерпретации получаемых данных. Методика ступенчатого выщелачивания крайне редко применяется в отношении Au, поскольку возникает ряд сложностей при проведении процедур, наиболее существенной из которых является повторная сорбция элемента[7]. Кроме того, получаемые результаты не всегда удается однозначно интерпретировать. Наибольшие трудности возникают при изученииформ нахождения золота в сложных образцах,содержащих углеродистое вещество, особенно черносланцевых руд, содержащих графитизированное углеродистое вещество, слабо разлагаемое и обладающее высокими сорбционными свойствами. Сложность интерпретации данных состоит также и в том, что одними и теми же реагентами разлагаются группы веществ очень различных, например, сульфиды и органическое вещество. Авторы столкнулись со сложностью интерпретации данных ступенчатого выщелачивания в веществах ореола рассеяния высокосульфидного хвостохранилища, где золото повторно концентрируется торфяным веществом в значительных количествах [8-10]. Для надёжной интерпретации данных достоверно выявить закономерности выщелачивания золота из однокомпонентных модельных веществ, или многокомпонентных модельных смесей.Цель данной работы - подбор однокомпонентных модельных веществ с известными формами нахождения золота и изучение распределение золота по фракциям студенческого выщелачивания в этих веществах.

1. Экспериментальная часть

Была подобрана коллекция модельных веществ (табл. 1), наиболее характерных для природно-техногенных систем, формирующихся в ореоле рассеяния хранилищ отходов обогащения сульфидных руд. Каждоеиспользуемоевещество является однокомпонентным, то есть содержит либосульфиды, либо органическое вещество, и т.д.

Таблица 1

Реестр модельных веществ

Подобранные вещества исследовались при помощи 7-ступенчатой методики ступенчатого выщелачивания, в которой количество стадий было выбрано на основании методик, применяемых для выщелачивания сульфидсодержащих отходов [13], но последовательность выделения фракций выбиралась с учётом значительного содержания в веществе органических остатков [14]. Условия выщелачивания представлены в таблице 2. Исходная навеска составляет 0.5 г сухого вещества. По завершению извлечения каждой из первых шести фракций растворы центрифугировались при 6000 об/мин в течение 10 мин, сливались в стеклянные пробирки без фильтрования во избежание потерь золотана фильтре и подкислялись царской водкой в пропорции 2 мл на 500 мл раствора.

Таблица 2

Схема методики ступенчатого выщелачивания

Содержания золота в растворах определялись методом атомно-абсорбционной спектрометрии (ААС) с пламенной атомизацией проб на спектрометре Perkin-Elmer 3030B (США) и с электротермической атомизацией проб на фотометре Solar M6 фирмы Thermo Electron Corporation (США).Аналит экстрагировался и определялся в органической фазе.

2. Результаты и их обсуждение

Полученные результаты распределения золота в однокомпонентных модельных веществах по фракциям ступенчатого выщелачивания представлены на рис.1.

Рис. 1. Распределение золота по фракциям ступенчатого выщелачивания в модельных однокомпонентных веществах. Условные обозначения: 1- водорастворимая, 2 - ионообменная, 3 - кислоторастворимая, 4 - легкоокисляемая, 5 - восстанавливаемая,6 - трудноокисляемая, 7 - остаточная

Крупное самородное золото выщелачивается преимущественно в остаточной фракции (до 90%), до 10% выщелачивается реагентами с сильными окислительными свойствами в трудноокисляемую фракцию, до 1% в легкоокисляемую фракцию. Доля самородного золота, выщелачиваемого в других фракциях (водорастворимой, ионообменной, кислоторастворимой, восстанавливаемой) крайне мала.

Наноразмерное самородное золото ведет себя при ступенчатом выщелачивании иначе, чем крупное: большая часть выщелачивается в трудноокисляемую фракцию (до 71%), до 5% выщелачивается в легкоокисляемую фракцию, до 2.4% в остаточной. Высокая доля золота обнаружена в восстанавливаемой фракции (до 21%). Доля водорастворимых, ионообменных и кислоторастворимых форм крайне мала.

«Невидимое» золото в сульфидах выщелачивается преимущественно в трудноокисляемую фракцию (до 95%), часть остается в последней фракции (до 3%). Доля форм во фракциях с 1 по 5 крайне мала.

Золото, связанное с гуминовыми кислотами, полностью выщелачивается в легкоокисляемую фракцию вместе с органическим веществом: до 98% в случае сорбированного на гуминовые кислоты золота и до 85% в случае соосажденного с гуминовыми кислотами золота. Следует отметить, что в Au-содержащие гуминовые кислоты, полученные путем соосаждения, содержат высокую долю мобильных форм золота (до 6% водорастворимых форм, до 5% ионообменных форм, до 4% кислоторастворимых форм). Доля мобильных форм золота в случае Au-содержащих гуминовых кислот, полученных путем сорбции, незначительна.

Абсолютно неожиданные результаты дало выщелачивание свежеприготовленных Au-содержащих соединений Fe (III). Непосредственно в восстанавливаемую фракцию, в которую выщелачиваются соединения железа, приходится незначительная доля золота: до 8% для гидроксидов, на которые золотосорбировалось, и до 4% для гидроксидов, которые соосаждались совместно с золотом. При выщелачивании Au-содержащих оксидов/гидроксидов большая часть золота приходится на мобильные формы: доля водорастворимых форм для Au-Г/Осорб и для Au-Г/Осоосажд составляет 44% и 75.5% соответственно, доля ионообменных форм - 20 и 7.5% соответственно, доля кислоторастворимых - 4 и 1.5% соответственно; существенна доля в легкоокисляемой фракции 28 и 12% соответственно. Менее 0.5% золота выщелачивается после восстанавливаемой фракции, что явно свидетельствует о том, что в процессе выщелачивания происходит повторная сорбция золота на остаточное твердое вещество.

Результаты экспериментов с использованием однокомпонентных модельных веществ позволили установить некоторые особенности и закономерности поведения золота при ступенчатом выщелачивании:

(1)Мобильные формы золота, извлекаемые в водорастворимую, ионообменную и кислоторастворимую фракции, вероятнее всего, являются исходными водными комплексами золота, зафиксированными на твердом веществе в неизменном виде, то есть сорбированное золото некоторое время существует в виде исходных комплексов, способных к дальнейшей иммобилизации. При наличии органического вещества возможно образование мобильных форм золота, которые представлены комплексами с органическими лигандами.

(2) Предполагалось, что самородное золото извлекается в остаточную фракцию, однако это не подтвердилось. Как показывают эксперименты, самородное золото частично извлекается в легкоокисляемую фракцию, и практически полностью в трудноокисляемую. Степень извлечения в определенную фракцию зависит от размеров самородных частиц: наноразмерное золото частично извлекается в легкоокисляемую фракцию и полностью в трудноокисляемую, крупное самородное золото частично извлекается в трудноокисляемую, полностью в остаточную. Не исключено, что преимущественное извлечение в остаточную фракцию крупного золота связано с его высокими валовыми содержаниями.

(3)Совместно с самородным в легкоокисляемую фракцию извлекается золото, связанное с органически веществом, в восстанавливаемую - золото, связанное с соединениями Fe (III), трудноокисляемую - золото в сульфидах. На данный момент разделить самородные формы золота от связанных с определенным типом вещества не представляется возможным.

(4)Отказ от использования фильтров при отделении получаемых фракций от твердого вещества неизбежно ведет к тому, что при декантации растворов некоторое количество взвесипопадает в пробирку вместе с раствором. Это приводит к неконтролируемому искажению результатов ступенчатого выщелачивания, но ошибка всё же достаточно мала. Это особенно важно учитывать для корректной оценки доли мобильных форм золота - водорастворимой, ионообменной и кислоторастворимой.

(5)Оценить степень повторной сорбции золота на остаточное твердое вещество крайне сложно, однако на основании экспериментов с применением гуминовых кислот и оксидов/гидроксидов Fe можно предположить, что в образцах, в которых отсутствует углеродистое вещество, в частности в форме гуминовых кислот, процессы повторной сорбции незначительны.

Заключение

Полученные экспериментальным путем предварительные данные по поведению различных форм золота в процессе ступенчатого выщелачивания уже позволяют лучше интерпретировать те данные, которые получаются для реальных, природных объектов. Так, например, высокая доля мобильных форм золота, характерных для органосодержащих образцов Урского хвостохранилища [15], связана прежде всего десорбцией исходных водных тиосульфатных комплексов Au из органического вещества и соединений Fe и, в меньшей степени, растворением органических комплексов cAu. Несомненно, данное исследование должно быть продолжено.

Библиографический список

Reith F. Supergene gold transformation: Secondary and nano-particulate gold from southern New Zealand/ F.Reith, L.Stewart, S. A. Wakelin //Chemical Geology. - 2012. - Т. 320. - С. 32-45.

Supergene gold transformation: Biogenic secondary and nano-particulate gold from arid Australia / L.Fairbrother [et al.] //Chemical Geology. - 2012. - Т. 320. - С. 17-31.

Структурное и поверхностно-связанное золото в пиритах месторождений разных генетических типов / В.Л. Таусон [и др.] // Геология и геофизика. - 2014.- Т.55.- №2.- С.350-369.

Gold speciation and transport in geological fluids: Insights from experiments and physical-chemical modelling /G. S. Pokrovski[et al.] //Geological Society, London, Special Publications. - 2014. - Т. 402. - №. 1. - С. 9-70.

Method development for speciation analysis of nanoparticle and ionic forms of gold in biological samples by high performance liquid chromatography hyphenated to inductively coupled plasma mass spectrometry / J. Malejko[et al.]//Spectrochimica Acta Part B: Atomic Spectroscopy. - 2018. - T. 142. -С. 1-7.

Franze B. Fast separation, characterization, and speciation of gold and silver nanoparticles and their ionic counterparts with micellar electrokinetic chromatography coupled to ICP-MS / B.Franze, C.Engelhard //Analytical chemistry. - 2014. - Т. 86. - №. 12. - С. 5713-5720.

Terashima S. Fractional determination of gold in twenty six geological reference materials by sequential extraction with graphite furnace atomic absorption spectrometry / S.Terashima, M.Taniguchi //Geostandards and Geoanalytical Research. - 2000. - Т. 24. - №. 1. - С. 7-17.

Gold and silver in a system of sulfide tailings. Part 1: Migration in water flow / I. N. Myagkaya [et al.]//Journal of Geochemical Exploration. - 2016. - Т. 160. - С. 16-30.

Gold and silver in a system of sulfide tailings. Part 2: Reprecipitation on natural peat / I. N.Myagkaya [et al.]//Journal of Geochemical Exploration. - 2016. - Т. 165. - С. 8-22. золото выщелачивание хвостохранилище

Redistribution of elements between wastes and organic-bearing material in the dispersion train of gold-bearing sulfide tailings: Part I. Geochemistry and mineralogy / B. Y. Saryg-Ool [et al.]//Science of The Total Environment. - 2017. - Т. 581. - С. 460-471.

Linoleic acid isomerization over mesoporous carbon supported gold catalysts / O.A. Simakova[et al.] // Catalysis Today. - 2010. - Т. 150. - №. 1-2. - С. 32-36.

Тагиров Б.Р. Исследование структурно-химического состояния «невидимого» золота в сульфидных рудах с помощью спектральных методов / Б.Р.Тагиров, А.Л.Тригуб, К.О.Квашнина, Д.А.Чареев, А.А.Ширяев, М.С.Никольский, Ю.П.Диков, М.И.Булев //Месторождения стратегических металлов: закономерности размещения, источники вещества, условия и механизмы образования. Всероссийская конференция, посвященная 85-летию ИГЕМ РАН. Москва, 25-27 ноября 2015 г. Материалы докладов. - М.: ИГЕМ РАН, 2015. - 336 с.

Geochemical and mineralogical zoning of high-sulfide mine-waste at the Berikul mine-site, Kemerovo region, Russia / N. V. Sidenko [et al.] //The Canadian Mineralogist. - 2005. - Т. 43. - №. 4. - С. 1141-1156.

Федотов П.С.Статические и динамические методы фракционирования форм элементов в почвах, илах и донных отложениях / П.С.Федотов, Б.Я.Спиваков//Успехи химии. - 2008. - Т. 77. - №. 7. - С. 690-703.

Формы нахождения элементов в вертикальном разрезе потока рассеяния сульфидсодержащего хвостохранилища / Б.Ю.Сарыг-оол [и др.]// Вопросы естествознания. - 2015. - № 3(7). - С. 140-143.

Размещено на Allbest.ru